SE515414C2 - Förfarande och anordning för detektering av försämrade lampglödtrådar - Google Patents

Description

25 30 35 51,5 414 2 föreligger i en kabel mellan transfomiatorn och en lampa.

Kända lampövervakningssystem som finns på marknaden detekterar lampfel beroende på glödtrådsbrott. En vanlig typ av system övervakar den ström och spänning som matas genom konstantströmmen och den spänning som avges av konstantströmnätet till seriekretsen, varvid detektering sker av impedansändringar i kretsen som förorsakas av funktionsodugliga larnpor.

En annan typ av övervakningssystem innefattar en övervakrringsenhet som är placerad vid varje lampa, varvid övervakningsenheten detekterar en späriningsökning som uppstår under varje halvperiod av strömmen innan isolationstransfonnatoms kärna mättas och övervakningssystemet detekterar helt enkelt ett förhållande av "ingen ström" i en öppen krets.

Inget av systemen detekterar delvis eller helt kortslutna glödtrådar.

Eftersom lampor försämras på ett relativt förutsägbart sätt innan de blir funktionsodugliga finns även system som förutsäger lampfel baserade på en lampas bränntid.

Ett register upprättas för varje seriekrets med avseende på den ackumulerade tid som kretsen har varit påslagen. Vid en avancerad version hålls ett separat register över ackumulerad tid för ett maximalt strömvärde, eller för varje strömvärde med vilket kretsen matas. Baserat på dessa register byts lampoma ut efter en viss empiriskt upprättad bränntid.

En komplicerande faktor är att belysningssystemen har blivit vanliga vilket medger selektiv till- och frånslagning, dvs att inte alla ljus i en seriekrets är påslagna eller frånslagna samtidigt. Endast de ljus som krävs för att leda ett flygplan i ett visst ögonblick tänds och släcks samtidigt, vilket gör det relativt komplicerat att förutsäga den återstående livstiden för varje lampa baserat på dess förbränningstid kombinerat med den använda ljusstyrkan.

Genom föreliggande uppfinning föreslås detektering av försämrade lampglödtrådar i överensstämmelse med de bifogade oberoende förfarande- och anordningskraven.

Utföringsforrner av uppfinningen definieras i de bifogade underkraven.

Sammanfattning av den beskrivna uppfinningen Föreliggande uppfinning har till syfte att föreslå ett detekteringsförfarande för ett övervakningssystem som gör det möjligt att delvis eller fullständigt detektera en delvis eller helt kortsluten lampa i en lampkrets som matas med konstantströmmar.

I detta syfte beskrivs ett förfarande som möjliggör detektering av försämrade lampglödtrådar i en lampkrets som matas med konstantström. När en ändring i konstantströmmen som matas genom lampkretsen initieras ändras resistansen en gång i samband med strömmen och fastställs och uppmäts en gång efter en förutbestämd tidsperiod, varvid skillnaden mellan motstândsbestämningama eller mätningarna utgör försämringen av lampglödtråden jämfört med ett tröskelvärde för nämnda skillnad, varvid på så sätt det undviks att upprätta ett register över tidigare motståndsmätningar.

En utföringsforrn av uppfinningen innefattar att lampan bör bytas ut när motståndsskillnaden är lika med eller mindre än tröskelvärdet.

En annan utföringsforrn innefattar att resistansen fastställs genom mätning av 10 15 20 25 30 35 . . . . »- 515 414 3 spänningen över en lampkrets och över ett motstånd som är anordnat i serie med lampkretsen, varvid kvoten mellan nämnda fastställda värden multiplicerat med värdet på nämnda motstånd är lika med resistansen i lampkretsen.

Ytterligare en annan utföringsform innefattar att nämnda tröskelvärde är annorlunda för olika strömvärden.

En annan utföringsforrn innefattar att nämnda tröskelvärde är annorlunda för olika nominella wattal hos lampoma.

Vid ytterligare en annan utföringsform fastställs nämnda tröskelvärden empiriskt för varje strömvärde. Ävenledes i överensstämmelse med uppfinningen beskrivs en övervakningsanordning som möjliggör detektering av försämrade lampglödtrådar i en lampkrets som matas med konstantström. Den innefattar : ett lampövervakningsorgan som är anslutet till nämnda lampkrets, vilket detekterar att en ändring i nämnda konstantström initierats för attflytagenom nämnda lampkrets; resistansbestämningsorgan, vilka fastställer ett resistansvärde över en lampkrets, en gång i samband med nämnda strömändring och en gång efter en förutbestämd tidsperiod; differensbestämningsorgan som fastställer ett differensvärde mellan nämnda bestämda resistansvärden; utvärderingsorgan för utvärdering av nämnda resistansdifferensvärde jämfört med ett tröskelvärde för nämnda skillnad; och varvid skillnaden mellan resistansbestämningama utgör försämringen av lampglödtråden jämfört med nämnda tröskelvärde, vilket gör att förandet av ett register över tidigare resistansbestämningar undviks.

Dessutom är anordningen i stånd att utföra stegen i ovanstående förfarande enligt vad som anges i bilagda förfarandekrav.

Kortfattad beskrivning av figurerna För en mer fullständig förståelse av föreliggande uppfinning och syftena och fördelama med densamma hänvisas nu till följande beskrivning i samband med de bifogade figurema, där : F ig. 1 illustrerar schematiskt ett tidigare känt belysningssystem för ett flygfält; Fig. 2 illustrerar schematiskt en tidigare känd lampkrets; och Fig. 3 illustrerar schematiskt hur resistansen hos en lampglödtråd förändras med tiden.

Detaljerad beskrivning av föredragna utfóringsformer Föreliggande uppfinning utnyttjar det faktum att när en ström matas genom en glödlampa uppvärms glödtråden och att resistansen i glödtråden beror på temperaturen i densamma. Resistansen i en varm glödtråd kan vara flera gånger större än resistansen i en kall glödtråd. Om värdet för strömmen som matas genom lampan ändras uppnår temperaturen och resistansen i glödtråden ett stabilt tillståndsvärde efter en viss tidsperiod, på typiskt sätt några 10 15 20 25 30 35 515 414 4 sekunder, efter det att strömmen har uppnått sitt stabila tillståndsvärde.

Fig. 1 illustrerar ett tidigare känt belysningssystem för ett flygfalt i enlighet med de principer som förklaras i hithörande internationella parallella ansökningar vilka publicerats under nummer WO 94/ 13119 och WO 95/24820 vilka överlåtits på sessionarien för föreliggande uppfinning med titeln "Systems and Methods for Transmitting Pulse Signa1s" av Lars Millgård respektive "Communication on a series cable" av Lars Millgård m fl.

Föreliggande uppfinning är i stånd att utnyttja ett sådan system för att uppnå sina syften.

Ljusövervakningssystemet för flygfält som visas i fig. 1 innefattar ett antal strömmmatningsslingor 2 för lampor 4, varvid endast en av nämnda slingor helt återges i figuren. Varje lampa 4 är ansluten till en associerad slinga 2 via en sekundärlindning 5 hos en isolationstransformator 6 vars primärlindning 8 är seriekopplad med strömmatningsslingan, och via en ljusövervakningsströmställare (LMS) 10. Varje strömmatningsslinga 2 matas av ett försörjningsaggregat för konstantström (CCR) 12 via ett kommunicerande seriekretsmodem (SCM) 14. En koncentratorenhet (CU) 16 är ansluten i en flerpunktskonfiguration till en grupp 18 av kommunicerande enheter 14. Enheterna 14 och 16 kommer att beskrivas närmare här nedan.

CU-enheten 16 och de element som är associerade med denna och som beskrivits här ovan bildar tillsammans en underenhet 20, vilken t ex kan vara avdelad för en viss del av belysningssystemet för ett flygfält. Belysningssystemet kan innefatta ett önskat antal liknande underenheter, av vilka vissa angivits vid 20' och 20".

CU-enhetema 16 i nämnda underenheter är anslutna till en central koncentratorenhet 22 via multipunktmodem.

Den centrala CU-enheten 22 kan vara ansluten till en dator 24 med en bildskärm 25.

Datom 24 kan dessutom vara ansluten till andra system via t ex ett lokalt områdesnätverk (LAN) 26. Enheten 22 och datom 24 kan t ex vara placerade i ett kontrollrum 27, eller på någon annan lämplig plats.

En SCM-enhet 14 detekterar svar från LMS-modulerna och rapporterar om adresserna för moduler som inte svarar via den lokala CU-enheten 16 till den centrala koncentratorenheten 22. I den centrala koncentratorenheten 22 lagras adresserna i en databas som är åtkomlig för datom 24 i kontrollrummet 27.

På bildskärrnen 25 kan antalet funktionsodugliga lampor 4 och positionen för varje Olika koncentratorenheten 22 via datom 24. funktionsoduglig lampa visas. larrnkriteria kan ställas in i den centrala LMS-modulema och de associerade kommunikationsenhetema sker genom högfrekvenssignaler som överlagrats på strömmen med 50 Hz eller 60 Hz i matningskabeln.

Ett schematiskt blockschema över en LMS-modul 10 visas i ñg. 2 vilken även Kommunikationen mellan illustrerar anslutningarna av lampan 4 med en glödtråd 3 till kretsen med transfonnatorns 6 sekundärlindning 5. - . , . - ~ ~ - ~ u - - .- 10 15 20 25 30 35 ~ . - « u 515, 414 5 LMS-modulen 10 visas schematiskt som innehållande en strömbrytare 30, ett adressminne 34 för att lagra den ovan nämnda adressen för densamma och en mottagare 36 som är ansluten för att ta emot synkroniseringssignalen från enheten 14 och för att denna till logikenheten 32. Modulen 10 likströmsmatningsenhet 38 för logikkretsen 32 och mottagaren 36. vidarebefordra innefattar även en En strömbrytare 42 som styrs av styrkretsen 32 är ävenledes ansluten över sekundärlindningen 5 och således parallellt med lampan 4. På ett för fackmannen känt sätt kan utformningen av strömställaren 30 basera sig på t ex användningen av fälteffekttransistorer.

Minnet för lagring av adressen för varje LMS-modul 10 kan utgöras av ett PROM- minne (programmerbart läsminne).

I enlighet med föreliggande uppfinning beskrivs ett förfarande som innefattar en mätning av resistansen hos en lampkrets 11, vilken återges i ñg. 2, i samband med en ändring i lampströmmens värde. Denna ändring kan bero på antingen att inställningen hos konstantströmregulatom har ändrats eller genom ett kort avbrott i den ström som induceras genom en omkopplingsfunktion i övervakningskretsen för att skapa den nödvändiga strömändringen, en s k intensitetsstyming.

En mätning utförs minst vid två tillfällen kort efter det att värdet på den ström som matar lampan har ändrats. Först direkt efter ändringen och därefter när den har nått ett stabilt tillståndsvärde, varvid det anses att den är delvis eller helt kortsluten beroende på skillnaden mellan de båda uppnådda resistansvärdena. Begränsande värden eller tröskelvärden ATr, se fig. 3, kan fastställas på empirisk väg för varje använt strömvärde.

Ett förfarande för att mäta resistansen i en lampkrets innefattar mätning av spänningen över lampkretsen och över ett motstånd (ej visat i figurerna), vilket är placerat i serie med lampkretsen. Kvoten mellan dessa spänningar multiplicerat med värdet på motståndet är lika med lampkretsens resistans.

Resistansen i lampan som används för belysning av ett flygfält är av samma storleksordning som den kabel som matar lampan. Resistansen i en 45 W lampa som matas med 6,6 A, vilket är en vanlig ström som används vid dålig sikt, är av storleksordningen 1 ohm. Resistansen hos samma lampa matad med 2,8 A, vilket är en vanlig ström som används vid god sikt, är ca 0,5 Q. En typisk matningskabel har en resistans motsvarande ca 0,014 Q/m för ett par 2,5 mmz ledare.

Vid övervakningssystem där lampor övervakas individuellt är det inte speciellt troligt att en övervakningsenhet placeras tillsammans med lampan. Brist på utrymme gör att övervakningsenheten placeras tillsammans med isolationstransforrnatom i en transfonnatorgrop. Sålunda kan sekundärkabeln från övervakningsenheten till lampan på typiskt sätt uppvisa en längd av 30 till 40 m, vilket motsvarar en resistans av storleksordningen 0,5 Q. En ändring i resistansen, även beroende på en filllständig glödtrådskortslutning, kan därför vara mycket liten jämfört med motståndet i kablama. . . . . . . .- 10 15 20 25 30 35 515. 41,4 6 Dessutom varierar kabelresistansen allt efter kabeltemperaturen, vilket är ytterligare en komplicerande faktor när impedansmätningar utförs på avstånd.

Fig. 3 illustrerar schematiskt hur resistansen hos en lampglödtråd ändras med tiden.

För att fastställa resistansen i glödtråden mäts spänningen UL över lampkretsen ll på en tidsbas t.

I fig. 3 visas schematiskt hur spänningen UL skulle vara vid en konstant högre spänning i tiden, kurvan 40, om lampan 4 inte skulle ha försämrats eller vara delvis kortsluten. Vidare visar kurvan 42 som är en streckad linje hur spänningen faller när lampan är försämrad eller delvis kortsluten. Slutligen går det att se hur spänningen UL faller till ett lägre konstant värde 44 vid en helt kortsluten lampa. En kall glödtråd har ett resistansvärde som sammanfaller med resistansvärdet för en kortsluten lampa i överensstämmelse med konstantspäriningen 44 hos en helt kortsluten lampa 4. Även om det inte har återgivits i fig. 3 anses det att det finns ett oändligt antal kurvor 42 för spänningsfallet hos delvis kortslutna eller försämrade lampor 4.

Därför innefattar föreliggande uppfinning en övervakningsanordning som möjliggör detektering av försämrade lampglödtrådar i en lampkrets som matas med konstantström.

Anordningen är försedd med ett lampövervakningsorgan 10 som är anslutet till lampkretsen ll, vilken bland många andra uppgifter detekterar att en ändring i nämnda konstantström har initierats så att den går genom lampkretsen. Styrenheten 36 mäter spänningsfallet ATr vid denna utföringsforrn av uppfinningen. Vidare har i enlighet med den schematiska figen 3 och som ett exempel på ett tröskelvärde ATr fastställts som det begränsande tröskelvärdet så att när spänningen UL faller till konstantspänningsnivån 42 p g a att lampan har försämrats signalerar LMS-kretsen 10, t ex till CU 22, att lampan 4 måste bytas ut.

Den innehåller vidare resistansbestämningsorgan, vilka fastställer ett värde för resistansen över en lampkrets ll, t ex genom att mäta spänningsnivåer enligt vad som beskrivs här ovan, en gång i samband med nämnda strömändring och en gång efter en förutbestämd tidsperiod. För att fastställa och uppskatta den ovan fastställda resistansen finns ett differensmätorgan anordnat vilket mäter värdeskillnaden mellan de uppmätta resistansvärdena och ett uppskattningsorgan för att uppskatta nämnda resistansreferensvärde järnfört med ett tröskelvärde för nämnda skillnad.

Sålunda utgör skillnaden mellan den fastställda resistansen försämringen hos lampglödtråden jämfört med det resistanströskelvärde som härletts från de beskrivna mätningama av spänningsfallen. Detta gör att det inte är nödvändigt att föra ett register över tidigare bestämningar eller mätningar av resistansen. Sålunda fastställs i realtid hur mycket lampglödtråden har kortslutits eller försämrats, genom att jämföra de utförda mätningama med ett tröskelvärde.

En lampa kan på så sätt bytas ut när resistansskillnaden är lika med eller mindre än resistanströskelvärdet, vilket är proportionellt mot spänningströskelvärdet ATr i enlighet med 10 515 414 Ohms lag.

Vid en utföringsforrn av föreliggande uppfinning mäts och fastställs en resistans genom mätning av spänningen över en lampkrets och över ett motstånd (ej visat i figurerna) som anordnats i serie med lampkretsen 11. Kvoten mellan de fastställda värdena multiplicerat med motståndets värde är lika med resistansen i lampkretsen.

Vid en annan utföringsforrn är tröskelvärdet även annorlunda för olika strömvärden, vilket är fördelaktigt med tanke på olika driftförhållanden avseende slingoma 2, inkl lampor, som t ex stark belastning, mindre belastning etc. Eftersom slingoma 2 för belysningsanläggningar för flygfält skiljer sig från en flygplats till en annan och även från en slinga till en annan är det värdefullt att tröskelvärdena fastställs på empirisk väg för varje strömvärde vid en av utföringsformema av föreliggande uppfinning. Även om föreliggande uppfinning har beskrivits i samband med specifika utföringsforrner av densamma är det självklart att altemativ, ändringar och variationer kan utföras av fackmannen i ljuset av ovanstående beskrivning och de bifogade kraven. - - - . . - ~ . . - > . u

Claims (12)

10 15 20 25 30 35 < » » . .- 5151414 Patentkrav

1. Förfarande för detektering av försämrade lampglödtrådar (3) i en lampkrets (11) vilken matas med konstantström, k ä n n e t e c k n at a v att en ändring i konstantströmmen som matas genom lampkretsen (ll) initieras, varvid resistansen bestäms en gång i samband med strömändringen och en gång efter en förutbestämd tidsperiod, varvid skillnaden mellan resistansbestämningarna utgör försämringen hos en lampglödtråd (3) jämfört med ett tröskelvärde för nämnda skillnad, vilket åstadkommer att förandet av ett register över tidigare resistansbestämningar undviks.

2. Förfarande enligt patentkrav l, k änn e t e c kn at av att en lampa (4) bör bytas ut när resistansskillnaden är lika med eller mindre än tröskelvärdet.

3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n at a v att resistansen bestäms genom fastställande av spänningen (UL) över en lampkrets (1 1) och över ett motstånd som är anordnat i serie med lampkretsen, varvid kvoten mellan nämnda fastställda värden multiplicerat med värdet för nämnda motstånd är lika med lampkretsens (l 1) resistans.

4. Förfarande enligt något av patentkraven 1 - 3, k ä n n e t e c k n at a v att nämnda tröskelvärde är olika för olika strömvärden.

5. Förfarande enligt något av patentkraven l - 3, k ä n n e t e c k n at a v att nämnda tröskelvärde är olika för olika nominella wattal hos lampoma.

6. Förfarande enligt patentkrav 4 eller 5, k ä n n e t e c k n at a v att nämnda tröskelvärden har fastställts på empirisk väg för varje konstantström.

7. Övervakningsanordning för detektering av försämrade lampglödtrådar (3) i en lampkrets (1 l) som matas med konstantström, k ä n n et e c k n a d a v att den innefattar : ett lampövervakningsorgan (10) som är anslutet till nämnda lampkrets (ll), vilket detekterar att en ändring i nämnda konstantström initierats för attflytagenom nämnda lampkrets (11); resistansbestämningsorgan, vilka fastställer ett resistansvärde över en lampkrets (1 1), en gång i samband med nämnda strömändring och en gång efter en förutbestämd tidsperiod; differensbestämningsorgan som fastställer ett differensvärde mellan nämnda bestämda resistansvärden; utvärderingsorgan för utvärdering av nämnda resistansdifferensvärde jämfört med ett tröskelvärde för nämnda skillnad; och varvid skillnaden mellan resistansbestämningama utgör försämringen av lampglödtråden (3) jämfört med nämnda tröskelvärde (ATr), vilket åstadkommer att förandet av ett register över tidigare resistansbestämningar undviks.

8. Anordning enligt patentkrav 7, k ä n n et e c k n a d a v att en lampa (4) kan bytas ut när nämnda resistansskillnad är lika med eller mindre än tröskelvärdet.

9. Anordning enligt patentkrav 7 eller 8, k ä n n e t e c k n a d a v att en resistans fastställs genom mätning av spänningen över en lampkrets (ll) och över ett motstånd som anordnats i serie med lampkretsen, varvid kvoten mellan nämnda bestämda värden , . . - « . u u.. f.. s u »u -- uu u. u» v- . uu uu u. a» u - nu u u -u u a uu u. uu u. u u u u I I .uu uu u uu uu nun u . n . ~ u u . u u u -u a u u . u 1 u 4 u . -. uu - . - ; . - ~ . .uti-u multiplicerat med värdet för nämnda motstånd är lika med lampkretsens (1 1) resistans.

10. Anordning enligt något av patentkraven 7 - 9, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda tröskelvärde (ATr) är olika för olika strömvärden.

11. Anordning enligt något av patentkraven 7 - 9, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda tröskelvärde (ATr) är olika for olika nomínella Wattal hos lampoma (4).

12. Anordning enligt patentkrav 10 eller 11, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda tröskelvärden (ATr) fastställs på empirisk väg for varje strömvärde.